Buoyant mixing processes generated in turbulent plume arrays

• Autores: Pilar López González-Nieto, José L. Cano, José Manuel Redondo
• Localización: Física de la tierra, ISSN 0214-4557, Nº 19, 2007, págs. 205-217
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Procesos de mezcla generados por un conjunto de penachos turbulentos
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  • español

    La mezcla turbulenta es un tema importante en el estudio de los fenómenos geofísicos porque los flujos geofísicos presentan flujos que son turbulentos en su gran mayoría. En la naturaleza, la difusión de las magnitudes físicas se realiza, principalmente, por medio de la turbulencia que, por tanto, es un factor clave en el estudio de los fenómenos atmosféricos, especialmente en la capa límite planetaria. En este artículo se estudia la mezcla turbulenta generada por un proceso de convección. Se utiliza un modelo experimental con dos fluidos miscibles de diferente densidad que inicialmente tiene una distribución inestable de densidad. La mezcla se... (Leer más) genera por la evolución de un conjunto bidimensional de penachos turbulentos forzados. Las medidas incluyen datos de densidad y digitalizaciones del flujo. Las conclusiones hacen referencia a la eficiencia de mezcla y al volumen de la carga mezclada final relacionados con el número de Atwood, cuyos valores varían en el intervalo (0.010, 0.0134). Se encuentra que si el número de penachos disminuye, la eficiencia de mezcla decrece. Un mejor análisis de esta conclusión se hace mediante la realización de nuevos experimentos caracterizados por utilizar un conjunto lineal de penachos (desde uno hasta nueve) con los que se pone en contacto un volumen fluido fijo y con flotabilidad negativa con un fluido más ligero, siendo el número de Atwood 0.03. El objetivo de estos nuevos experimentos es medir la altura de la capa mezclada final en función del número de panachos y del volumen fluido disponible para la mezcla.

  • English

    Turbulent mixing is a very important issue in the study of geophysical phenomena because most fluxes arising in geophysics fluids are turbulent. The diffusion of physical quantities in nature is due to turbulence. This is a key factor in the study of atmospheric phenomenae, specially at the planetary boundary layer. We study turbulent mixing due to convection using a laboratory experimental model with two miscible fluids of different density with an initial top heavy density distribution. Mixing is produced by the evolution of a two-dimensional array of forced turbulent plumes. Measurements include density data and flow visualization. The conclusions... (Leer más) of this experimental model relate the mixing efficiency and the volume of the final mixed layer to the Atwood number, ranging from 0.010 to 0.134. We find that the number of plumes diminishes, the mixing efficiency reduces. We performed additional experiments releasing a fixed volume with negative buoyancy in a lighter fluid as a line of plumes (from one to nine) with a fixed Atwood number of 0.03, measuring the height of the final mixed layer as functions of the number of plumes and the available mixing volume.

    La mezcla